DE2137860B2 - Verfahren zur Herstellung von Putzgipsen - Google Patents

Description

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobfraktion in der zweiten Entwässerungsstufe hydrothermal zu Calciumsulfat-Halbhydrat entwässert wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Putzgipsen auf der Basis von Calciumsulfat-Halbhydrat durch Teilentwässerung von Calciumsulfat-Dihydrat in einer bzw. zwei Stufen bei Temperaturen von 90 bis 200⁰C, wobei teilweise zu Calciumsulfat-Halbhydrat dehydratisiertes Material aus einer Verfahrensstufe entnommen und an anderer Stelle des Verfahrensablaufes wieder zugeführt wird.

Putzgipse, die ohne Zusatz artfremder, den Versteifungsverlauf beeinflussender Stoffe mit Wasser angemacht werden, zeigen ein Versteifungsverhalten nach A b b. 1 der Zeichnung. Kurve A, d. h., die auf fließfähig-breiige Konsistenz angesetzte Masse geht innerhalb 5 bis 10 Minuten aus dem fließfähigen in einen plastisch-kremigen Zustand über. Der Zeitpunkt des Erreichens dieses Zustandes wird gemäß DIN 1168 als Versteifungsbeginn bezeichnet. Danach bleibt die

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Masse während weiterer 10 bis 20 Minuten bis zürn Versteifungsende beliebig verferm- und verarbeitbar. Über das Versteifungsende hinaus kann sie noch innerhalb einer auf 10 bis 15 Minuten begrenzten Zeitspanne in den endgültigen Oberflächenzus;and versetzt werden, ohne daß dadurch die Endfestigkeit des Putzes beeinträchtigt wird.

Bei den in A b b. 1 dargestellten Abbindekurven kennzeichnen die Punkte 1 den Versteifungsbeginn, die Punkte 2 das Versteifungsende und die Punkte 3 den Endpunkt der Oberflächenbearbeitbarkeit der Putzgipse A B, Cund D. Die endgültige Oberflächenbeschaffenheit wird bekanntlich mittels Glättens, Traufeins oder Füzens erreicht. Um solche Putzgipse dem Arbeitsrhythmus besser anzupassen, werden ihre Versteifungseigenschaften in an sich bekannter Weise durch geringe Mengen artfremder Zuschlagstoffe beeinflußt, damit sich ein Versteifungsverlauf gemäß A b b. 1, Kurve B. einstellt. Da die zeitliche Verzögerung des Versteifen*, und Erhärtens eine Abnahme der Putz-Endfestigkeit /ur Folge hat. ist eine solche nicht beliebig ausweitbar. Das in A b b. 1 mit den Kurven A und B dargestellte Abbindeverhalten ist bisher nur mit Bindemitteln der Basis Calciumsulfat erreichbar, die sich stofflich aus etwa 60 bis 95% Calciumsulfat-Anhydrit III und Calciumsulfat-Anhydrit II, geringen Mengen Calciumoxid und 5 bis 30% Calciumsulfat-Halbhydrat zusammensetzen. Die Erzeugung solcher Bindemittel aus Rohgips, der im wesentlichen Calciumsulfat-Dihydrat ist, erfordert Brenntemperaturen bis etwa 1000 C.

Bei einem bekannten Verfahren zum Brennen von Stuckgips (DT-PS 6 38 800) wird das Rohgut während des Mahlens auf 18O⁰C erhitzt. Aus dem Gemahlenen werden die gröberen Teile ausgeschieden und ganz oder teilweise höher, bis auf etwa 800⁰C, erhitzt, worauf diese besonders hoch erhitzten gröberen Teile zur nochmaligen Mahlung dem Frischgut wieder beigemengt werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Anwendung der erforderlichen honen Brenntemperatur, da der Wärmebedarf sehr hoch und die Wirtschaftlichkeit somit gering ist.

Gleiches gilt auch bei einem anderen bekannten Verfahren zum Brennen von Putz- oder Estrichgips (DT-PS 9 49 456), bei dem Rohgipsstein mit hoher Temperatur zu Anhydrit gebrannt und danach in noch heißem Zustand mit ungebrannten Rohgipsgrusen oder Rohgipsmehlen vermischt wird, die dadurch in Halbhydrat und/oder Anhydrit III umgewandelt werden. Die hohen erforderlichen Temperaturen machen auch dieses Verfahren unwirtschaftlich.

Es ist auch zur Herstellung von Bau- und Putzgipsen im »Doppelbrand«-Verfahren bekannt (DT-AS 11 36 626), den Rohgips, der in einem Brecher auf eine Korngröße von 0 bis 10 mm zerkleinert wurde, vor dem Brand in ein feinkörniges Rohgipsband und in ein grobkörniges Rohgipsband zu zerlegen und letzteres in einem Drehofen auf etwa 800 bis 1200⁰C zu erhitzen, wobei fast ausschließlich Anhydrit 1 entsteht, und das austretende erhitzte Material mit dem feinkörnigen Rohgipsband zu vermischen, worauf das ganze Gemisch nach weiterer Zerkleinerung einem Wärmetauscher zugeführt wird. Bei der Zumischung des feinkörnigen Rohgipsbandes wird dieses weitgehend in Halbhydrat umgewandelt. In dem Wärmetauscher erfolgt dann die vollständige Umwandlung des restlichen Doppelhydrats in Halbhydrat und Anhydrit III. Auch dieses Verfahren hat den Nachteil hohen Energiebedarfs.

Allen vorerwähnter Verfahren ist der Nachteil

' am. j_aß die Sieuerbarkeit der Abbinde- und ^¹¹¹⁶L.eitungseigenschaften durch die bei den erwähnten Temperaturen entstehenden Phasen hochent-^K-ⁿ°rten Gipses bis hin zu seinem Zersetzunjjsprodukt rüJriumoxid erschwert wird.

R wirtschaftlicher herstellbaren Bindemitteln auf n_asis Calciumsulfat-Halbhydrat, die durch Entwasvon Rohgips bei Temperaturen bi'. 200 C ^Vrli ehen und deren Abbindeeigenschaften wegen ihres ifkanntseins in A b b. 1 graphisch nicht dargestellt sind, knte jedoch bisher mit Hilfe von Abbindereglern nur j A b b. 1. Kurve C dargestellte Abbindeverhaiten It werden. Charakteristisch sind hierbei besonders !f^kurze Zeitintervall zwischen Versteifungsbeginn

H Versteifungsende und der sehr kurze Zeitraum, der Tdie Endbearbeitung zur Verfügung steht. Diesen Nachteil besitzen die bei hohen Temperaturen erzeugten Bindemittel nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es. den Nachteil des günstigen Versteifen und Erhärtens des Calciumsulf t Halbhydra-.s einerseits und den Nachteil der kostenaufwendigen hohen Brenntemperaturen zur F eueung _von Hochtemperaturgipsen andererseits zu vermeiden Es ist somit die Aufgabe zu lösen, ein Verfahren zur Herstellung verzögert ansteifender und ,,leichmäßig-langsam erhärtender Putzgipse auf der Basis von Calciumsulfat-Halbhydrat als Bindemittel zu

^Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem Verfahren der eingangs erläuterten Art, erfindungsgemäß dadurch oelöst daß als Ausgangsmaterial Calciumsulfat-Dihydrat der ersten Entwässerungsstufe zugeführt wird, in der das feinkörnige Material nahezu vollständig, das mittlere und grobe Material nur in einer dünnen Oberflächenschicht zu Calciumsulfat-Halbhydrat entwässert wird, worauf durch mechanische Spaltung der gröberen Körner deren ungebrannte Kerne freigelegt werden und das so behandelte Gut in drei Kornfraktionen zerlegt wird, die Fein- und Grobfraktion dann beide vereinigt in einer zweiten Entwässerungsstufe vollständig in Calciumsulfat-Halbhydrat umgewandelt und anschließend nachgemahlen werden, während die Mittelfraktion ohne Nachbehandlung als Zuschlagstoff dem für die Putzgips-Herstellung vorgesehenen Calciumsulfat-Halbhydrat-Plaster zugemischt wird ( A b b. 2, Schema A). Hierdurch wird unter Mitwirkung bekannter organischer und/oder anorganischer Zuschlagstoffe der erhebliche technische Fortschritt erzielt, daß verzögert ansteifende und gleichmäßig-langsam erhärtende Verputzmassen und/oder Spachtelmassen entstehen wie diese in A b b. 1, Kurve D, dargestellt siv.d. Es werden somit Putzgipse erreicht, welche die auf Basis von Hochtemperaturgipsen hergestellten Putzgipse, insbesondere hinsichtlich des Zeitintervalis von Versteifunesbeginn bis Versteifungsende und der anschließenden Zeitspanne der Endbearbeitbarkeit, weit übcrtrcf-

Eine mögliche Abwandlung des weiter oben erläuterten Verfahrens besteht nach der Erfindung darm, daß die Feinfraktion und die Grobfraktion jede fur sich in einer zweiten Entwässerungsstufe vollständig in Calciumsulfat-Halbhydrat umgewandelt werden und anschließend nur die Grobfrakiion auf eine Korngroße der Feinfraktion feingemahlen wird ( A b b. 2, Schema U).

Sowohl bei der Durchführung des Verfahrens nach Verfahrensschema A als auch nach Verfahrensschema ö eemäß A b b. 2 lassen sich besonders gute Ergebnisse Lnnrrh erzielen, daß das Ausgangsmaterial eine Körnung von 0 bis 60 mm, die Feinfraklion eine Körnung von <0,2mm, die Mittelfraktion eine Körnung von 0:2 bis 2 mm und die Grobfraktion eine Körnung von > 1 mm umfaßt.

Die Eigenschaften der nach dem erfindungsgema.3en Verfahren entstehenden Putzgipse können insbesondere hinsichtlich ihrer Festigkeiten und Härten sowie ihres Anrnachwasserbedarfb dadurch verändert weruen. uuu die zweite Entwässerungsstufe für die Grobfrakiion eine hydrothermale ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun an .lana eines Beispiels in Verbindung mit A b b. 2 der Schema-Zeichnung näher erläutert.

Der grubenfeuchte Rohgips wird zunächst in einem Steinbrecher 1 auf eine Korngröße von 0 bis 60 mm gebrochen. Danach wird er der ersten Entwässerungsstufe 2 vorzugsweise einem Drehofen, zugeführt, in der bei Temperaturen von 90 bis 150 C die Korner <02 mm nahezu vollständig, die Körner >0,2 mm nur in einer dünnen Oberflächenschicht zu Calciumsullat-Halbhydrat entwässert werden, worauf das so behandelte Gut in Vorrichtung 3, vorzugsweise in einer Hammermühle oder einer Prallmühle, durch mechanische Spaltung vorwiegend der groben Körner auf ein Kornband von 0 bis 4 mm zerkleinert wird. Das ·>ο ^körnte Material wird anschließend über em Menrdeckerschwingsieb 4 in drei oder mehr Kornfraktionen zerlegt, nämlich in eine Feinfraktion < 0.2 mm. eine Miuelfraktion von 0,2 bis 2 mm und eine Grobfraktion > 1 mm Die Fein- und Grobfraktion werden danach gemeinsam (Verfahrensweg A) oder jede fur sich (Verfahrensweg B) einer zweiten Entwässerungsstute a. beispielsweise einem Gipskocher, zugeführt, wo sie bei Temperaturen bis etwa 200°C vollständig in Calciumsulfat-Halbhydral umgewandelt werden. Im l-allc üer Einwässerung der vereinigten Fein- und Grobfrakuon wird dieses Material anschließend mittels eines Mahlwerkes 6 nachgemahlen, während be. getrennte. 1- nt Wässerung beider Fraktionen (Verfahrensweg B) nui eine Nachvermahlung der Grobfrakiion erfolgt, da die Feinfraktion bereits die erforderliche Endkornung besitzt Die Mittelfraktion erfährt keine weitere Entwässerung oder Nachvermahlung. Sie wird dem tür die Putzgips-Herstellung als Bindemittel vorgesehenen Calciumsulfal-Halbhydrat-Plastcr, der aus der l;c:n- und/oder Grobfraktion entstanden ist, in einem Mischgang 7 zugesetzt. Dem Misc^hf^a"g "^erf [™ organische und/oder anorganische Zuschlagstoffe aus den Dosierbehältern 8 zugeführt.

Das Verfahren der Erfindung läßt sich in einem kontinuierlichen Produktionsablauf durchfuhren.

Die schonende mechanische Spaltung vorwiegend der groben Gipsgesteinskörner nach der ersten Entwässerungsstufe geschieht gezielt zu dem Zweck dem als Mittelfraktion bezeichneten Korngut von 0.2 bis 2 mm eine Oberfläche zu verleihen deren «--.nor TuI Wasser chemisch bindet und dadurch in den lim. ndlunespro/eU des Bindemittels mit Wasser zu Calciumi>,^PDihydrat mi, einbezogen wird und deren anderer Teil auf d« Bindemittel abbindcbeschleunigend wukt. Di! Einbeziehung des als Zuschlagstoff dienenden Korns der Mittelfrak.ion in den Abbmdooig g des B,ndem,ttels ha« gegenüber der Verwendung ^m der Zuschlagstoffe den Vorteil, daß diese, niehals ind.rferen.es Material von dem s,ch aus dem B.nduj ι ü bildenden Kristallgefüge umschlossen wird, sonde, η Teil desselben ist. Es übernimmt gleichzeitig du. iSis Kristal.,sationske,mes und bewirk, dabe,

die Entstehung eines Gipsputzgefüges, das in erstrebenswerter Weise eine geringere Härte und Sprödigkeit aufweist, als dies bei Putzgipsen bekannter Verfahren, insbesondere solcher auf der Basis von Calciumsulfat-Halbhydrat als Bindemittel, bisher gefunden wurde.

Der Abbindebeschleunigung wird dadurch entgegengewirkt, daß der Mischung aus Calciumsulfat-Halbhydrat-PIaster und dem Korn der Mittelfraktion bei deren Zusammenführung ein oder mehrere Abbindeverzögerer je nach gewünschtem Verzögerungseffekt in an sich bekannter Weise zugesetzt werden. Abbindeverzögerer, wie beispielsweise Weinsäure u.a.m., heben die Abbindebeschleunigung nicht nur auf, sondern bewirken je nach Art und Zusatzrnenge über das ursprüngliche, normale Abbindeverhalten des Calciumsulfat-Halbhydrat-Plasters hinaus eine zeitlich einstellbare Verzögerung des Ansteifungs- und Erhärtungsvorganges. Bei den erfindungsgemäß hergestellten Putzgipsen wird so die Ansteifungszeit durch die anschließende Erhärtungszeit um ein Vielfaches übertroffen.

Die erfindungsgemäßen Putzgipse steifen nach 30 bis 90 min an und erreichen nach diesem Zeitraum eine der Norm gemäße Versteifungsanfangs-Konsistenz. Danach setzt sich unter gleichmäßig-langsamer Konsistenz-Zunahme eine allmähliche Abbindung und Erhärtung der Massen steuerbar in weiteren 1 bis 8 Stunden fort, innerhalb deren sie plastisch verform- und verarbeitbar und endbearbeitbar sind. Solche Pulzgipse bieten auf Grund ihres Abbindeverhaltens Verarbeitungsvorteile insbesondere im Stadium der Endbearbeitung, indem sie dem Verarbeiter die Möglichkeit geben, die Verputzfläche innerhalb einer langen Zeitspanne in den gewünschten, gefilzten oder geglätteten Endzustand zu versetzen. Ein weiterer Vorteil des gleichmäßig-langsamen Erhärtens ist, daß spannungsarme Verputzflächen entstehen, wodurch Putzschäden, beispielsweise bei extremer Ternperaturwechselbeanspru chung. weitestgehend vermieden werden.

Die gleichen Vorteile werden auch dann erreicht, wenn als Ausgangsmaterial nicht oder nicht nur Rohgips, sondern Chemiegips, beispielsweise bei der Phosphorsäure-Herstellung als Nebenprodukt feinkristallin anfallendes Calciumsulfat-Dihydrat. allein oder im Gemisch mit Rohgips verwendet wird.

Da auf chemischem Wege entstehendes Calciumsulfat-Dihydrat normalerweise feinkristallin anfällt, ist dieses im Falle seiner alleinigen Verwendung zunächst zu Calciumsulfat-Halbhydrat zu entwässern, wonach dann das gesamte Gut oder ein Teil davon mil Wasser wieder zu Calciumsulfat-Dihydrat in Tafel- oder Brockenform umgewandelt wird, um anschließend dem Verfahren gemäß der Erfindung unterzogen zu werden.

Bei Verwendung von Gemischen aus Chemiegips und Rohgips, die in beliebigem Mischungsverhältnis angewendet werden können, entfällt die Vorschaltung einer Eniwässerungsstufc und damit auch die Umwandlung zu Calciumsulfat-Dihydrat in Tafel- oder Brockenform.

Gemische aus beiden Stoffen durchlaufen sofort das erfindungsgemäße Verfahren.

Die Entwässerung der Grobfraktion in der zweiten Entwässerungsstufe nach dem in A b b. 2 dargestellten .s Schema B kann auch auf hydrothermalem Wege durchgeführt werden, so beispielsweise in einem Autoklav 5<-i, die zu Calciumsulfat-alpha-Halbhydrai führt, während die Feinfraktion parallel dazu in einem Gipskocher 5b oder einem Gleiehstromdrehofen zu

ίο Calciumsulfat-beta-Halbhydrat entwässert wird, das Calciumsulfal-alpha-Halbhydrat dann zunächst mittels eines Mahlwerkes 6 auf eine Korngröße <0,2 mm feingemahlen wird, wonach beide in einem Mischgang 7 in beliebigen Mengenverhältnissen wieder vereinigt werden.

Allen diesen Putzgipsen können in bekannter Weise artfremde mineralische Zuschlagstoffe, beispielsweise Kalkhydrat, Kalksande, Dolomitsande, Quarzsande, Perlite, Vermiculite, Blähton u. a. m.. zugemischt werden. Die Wirkung dieser Stoffe auf die erfindungsgemäßen Putzgipse ist die gleiche, wie sie bereits bei Putzgipsen anderer, bekannter Verfahren gefunden wurde.

Desgleichen können das Abbinden und die Verarbeitbarkeit regulierende chemische und/oder natürliche, anorganische Stoffe, wie Kaliumsulfat und Estrichgips, oder organische Stoffe, wie ionogene und nichtionogene Zelluloseäther, Pflanzengummis, Stärken, Stärkeäther, Kern- und Knollenmehle, pflanzliche und tierische Proteine. Netzmittel, Säuren, Salze. Polykondensations- und Polyadditionsharze, Kunstharzredispersionspulver u- a. m.. zugesetzt werden, deren Effekte bekannt sind. Darüber hinaus kann die Mittelfraktion als Zuschlagstoff auch anderen, verfahrensunabhängigen Putzmischlingen zugegeben werden, deren Bindemittel-Basis entwässerter Gips oder Kalkhydrat oder ein Gemisch aus entwässertem Gips und Kalkhydrat ist. Ebenso kann die vor der zweiten Entwässerungsstufe entstandene Feinfraktion als Zuschlagstoff anderen, verfahrensunabhängigen Putzmischungen zugegeben werden, deren 3indemi!tel-Basis entwässerter Gips oder Kalkhydrat oder ein Gemisch aus entwässertem Gips und Kalkhydrat ist.

Auch das aus der Grobfraktion durch hydrothermale Entwässerung entstandene Calciumsulfat-alpha-Halbhydrat kann anderen, verfahrensunabhängigen, z. B. auf Basis von Kunstharzen oder Calciumsuifat-beta-Halbhydrat oder Anhydrit oder Kalkhydrat oder Gemischen aus Calciumsulfat-beta-Halbhydrat und Kalkhydrat aufgebauten Putzmischungen zwecks Regulierung der Festigkeits- und Verarbeitungseigenschaften zugesetzt werden.

Die vom Verfahren der Erfindung unabhängigen Verwendungsmöglichkeiten des vor der zweiten Em-Wässerungsstufe entstandenen Korns der Fein- und der Mittelfraktion als Zusehlagstoffe gelten analog für die Herstellung von Spachtelmassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: 21

1. Verfahren zur Herstellung von Putzgipsen auf der Basis von Calciumsulfat-Halbhydrat durch Teilentwässerung von Calciumsulfat-Dihydrat in einer bzw. zwei Stufen bei Temperaturen von 90 bis 200°C, wobei teilweise zu Calciumsulfat-Halbhydrat dehydratisiertes Material aus einer Verfahrensstufe entnommen und an anderer Stelle des Verfahrensablaufes wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial Calciumsulfat-Dihydrat der ersten Entwässerungsstufe zugeführt wird, in der das feinkörnigt Material nahezu vollständig, das mittlere uiid grobe Material '5 nur in einer dünnen Oberflächenschicht zu Calciumsulfat-Halbhydrat entwässert wird, worauf durch mechanische Spaltung der gröberen Körner deren ungebrannte Kerne freigelegt werden und das so behandelte Gut in drei Kornfraktionen zerlegt wird, » die Fein- und Grobfraktion dann beide vereinigt in einer zweiten Entwässerungsstufe vollständig in Calciumsulfat-Halbhydrat umgewandelt und anschließend nachgemahlen werden, während die Mittelfraktion ohne Nachbehandlung als Zuschlag- ²S stoff dem für die Putzgips-Herstellung vorgesehenen Calciumsulfat-Halbhydrat-Plaster zugemischt wird( A b b. 2, Schema .4).

2. Abwandlung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinfraktion und die Grobfraktion jede für sich in einer zweiten Entwässerungsstufe vollständig in Calciumsulfat-Halbhydrat umgewandelt werden und anschließend nur die Grobfraktion auf eine Korngröße der Feinfrakiion feingemahlen wird ( A b b. 2, Schema B).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Entwässerungsstufe ein Ausgangsmaterial einer Körnung von 0 bis

60 mm zugeführt wird, wobei die Feinfraktion eine Körnung von <0,2mm. die Mittelfraktion eine Körnung von 0 2 bis 2 mm und die Grobfraktion eine Körnung von > I mm aufweist.